DE10341806B4 - Verfahren zur Herstellung einer epitaktischen Silizium-Germanium Basisschicht eines heterobipolaren pnp Transistors - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer epitaktischen Silizium-Germanium Basisschicht eines heterobipolaren pnp Transistors Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer epitaktischen Silizium-Germanium Basisschicht eines heterobipolaren pnp Transistors, bei dem eine mit Arsen in-situ dotierte Silizium-Germanium Basisschicht abgeschieden wird, wobei während des Abscheidens der Silizium-Germanium Basisschicht Arsen und Germanium nacheinander in verschiedene Bereiche der Silizium-Germanium Basisschicht eingebracht werden, wodurch mindestens ein arsenreicher Bereich und ein germaniumreicher Bereich gebildet wird, und wobei dem Abscheiden der Silizium-Germanium Basisschicht ein thermischer Aufheizschritt folgt, in dem Arsen des arsenreichen Bereichs in den germaniumreichen Bereich diffundiert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer epitaktischen Silizium-Germanium Basisschicht eines heterobipolaren pnp Transistors, bei dem eine mit Arsen in-situ dotierte Silizium-Germanium Basisschicht abgeschieden wird.
  • Die Silizium-Germanium (SiGe) Heterobipolartechnologie hat weltweites Interesse im Bereich der digitalen, analogen und RF Anwendungen hervorgerufen, da sie die Transistorleistungsfähigkeit der III–V Technologien mit der Herstellbarkeit, der hohen Ausbeute und den niedrigen Kosten vereint, die mit der Herstellung eines herkömmlichen integrierten Schaltkreises (IC) aus Silizium verbunden werden. Momentan konzentriert sich die Entwicklung der Silizium-Germanium Technologie hauptsächlich auf heterobipolare Silizium-Germanium npn Transistoren. Für Anwendungen mit sehr schnellen analogen sowie analogen und digitalen Schaltkreisen bietet eine komplementäre (npn und pnp) bipolare Technologie deutliche Vorteile hinsichtlich der Leistungsfähigkeit im Vergleich zu einer ausschließlichen npn Technologie. Gegentaktschaltungen beispielsweise benötigen idealerweise einen sehr schnellen pnp Vertikaltransistor mit einer mit dem npn Transistor vergleichbaren Leistungsfähigkeit.
  • Wegen der geringen Löcherbeweglichkeit in Silizium werden bei heterobipolaren pnp Transistoren schmälere Basisprofile benötigt, um ein mit einem heterobipolaren npn Transistor vergleichbares Wechselstromverhalten zu erhalten. Wegen seines geringen Diffusionsvermögens und seiner hohen Aktivierung in Silizium sollte Arsen der ideale Dotierstoff für ultraschmale epitaktische Silizium-Germanium pnp Basisschichten sein. Typischerweise überlappt das Germaniumprofil in epitaktischen Silizium-Germanium Basisschichten mit dem Dotierprofil, so daß die Wechselwirkung zwischen dem Dotierstoff und dem Germanium möglichst gering gehalten werden muß, um reproduzierbare Prozeßergebnisse zu bekommen. Unglücklicherweise hat sich im Fall von Arsen als Dotierstoff herausgestellt, daß es für fast alle Germaniumkonzentrationen, die bei typischen heterobipolaren Silizium-Germanium Transistoren von Bedeutung wären, i. e. Germaniumkonzentrationen zwischen 1% und 15%, eine starke Wechselwirkung zwischen der Arsenkonzentration und der Wachstumsrate des Silizium-Germanium Films mit dem Arsenfluß gibt.
  • Aus der US 6,346,452 B1 ist ein Verfahren bekannt, das beim Herstellen der epitaktischen Schichten eines NPN bipolaren Transistors kontrollierte N Dotierprofile ermöglicht. Die Basisschicht des bipolaren Transistors ist aus einer mit Bor dotierten SiGe-Schicht gebildet.
  • Aus der US 6,559,022 B2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Wachstum einer polykristallinen SiGe-Schicht unabhängig von dem Wachstum einer monokristallinen SiGe-Schicht bei gleicher Temperatur kontrolliert werden kann. Die monokristalline SiGe-Schicht ist beispielsweise die Basisschicht eines heterobipolaren NPN Transistors, und die polykristalline Schicht ist beispielsweise der Basiskontakt des Transistors. Die Basisschicht kann mit Arsen dotiert sein.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer mit Arsen in-situ dotierten Silizium-Germanium Schicht mit reproduzierbaren Dotierprofilen bereit, bei dem typische epitaktische Abscheidungsanlagen verwendet werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Arsen (As) und Germanium (Ge) während des Abscheidens der Silizium-Germanium Basisschicht nacheinander in verschiedene Bereiche der Silizium-Germanium Basisschicht eingebracht. Dadurch wird mindestens ein arsenreicher Bereich und ein germaniumreicher Bereich gebildet. Dem Abscheiden der Silizium-Germanium Basisschicht folgt ein thermischer Aufheizschritt, in dem Arsen des arsenreichen Bereichs in den germaniumreichen Bereich diffundiert. Arsen und Germanium werden während des Abscheidungsprozesses voneinander getrennt, so daß jegliche Wechselwirkung zwischen diesen beiden Elementen während des Abscheidungsprozesses vermieden wird. Folglich ermöglicht das Verfahren der vorliegenden Erfindung das Herstellen von mit Arsen in-situ dotierten Silizium-Germanium Schichten mit reproduzierbaren Dotierprofilen, wobei konventionelle Abscheidungsanlagen verwendet werden, z. B. ein RPCVD (reduced Pressure chemical vapour deposition) Reaktor.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
  • 1 eine erste, theoretische Dotierstoffgestaltung einer mit Arsen in-situ dotierten, durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Silizium-Germanium Schicht,
  • 2 eine zweite, theoretische Dotierstoffgestaltung einer mit Arsen in-situ dotierten, durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Silizium-Germanium Schicht,
  • 3 Arsen- und Germaniumprofile, die durch SIMS (Sekundarionenmassenspektroskopie) Messungen an einer mit Arsen in-situ dotierten, durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Silizium-Germanium Schicht erhalten wurden,
  • 4 eine dritte, theoretische Dotierstoffgestaltung einer mit Arsen in-situ dotierten, durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Silizium-Germanium Schicht,
  • 5 eine vierte, theoretische Dotierstoffgestaltung einer mit Arsen in-situ dotierten, durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Silizium-Germanium Schicht,
  • 6 eine fünfte, theoretische Dotierstoffgestaltung einer mit Arsen in-situ dotierten, durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Silizium-Germanium Schicht,
  • 7 durch Sekundärionenmassenspektroskopie (SIMS) erhaltene Arsenkonzentrationsprofile in Abhängigkeit von der in die germaniumreiche Schicht eingebrachten Kohlenstoffkonzentration.
  • In 1 ist eine erste, theoretische Dotierstoffgestaltung einer mit Arsen in-situ dotierten epitaktischen Silizium-Germanium (SiGe) Schicht gezeigt. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform bildet die Silizium-Germanium Schicht die Basisschicht eines heterobipolaren pnp Transistors und grenzt an die Emitterschicht E des Transistors an. In der Darstellung sind die Arsen-(As) und Germanium-(Ge)Konzentrationen als Funktion der Dicke der Epitaxieschicht gemessen von der Emitteroberfläche gezeigt. Die SiGe Schicht hat einen mit As in-situ dotierten Bereich, der auf die Schicht zwischen X3 und X4 begrenzt ist und eine mittlere As Konzentration B1 hat. Die Arsenkonzentration B1 und die Dicke X4–X3 des mit Arsen dotierten Bereichs können im Bereich von 1 × 1018 bis 1 × 1020 Atome/cm3 bzw. 30 nm bis 40 nm variieren. Ein erster Ge reicher Bereich ist auf die Schicht zwischen X4 und X7 beschränkt und ein zweiter Ge reicher Bereich, der nach dem ersten Ge reichen Bereich und dem mit Arsen dotierten Bereich abgeschieden wird, ist auf die Schicht zwischen X1 und X3 begrenzt. Das Ge Profil in der ersten Ge reichen Schicht ist dreiecksförmig und hat bei X6 eine maximale Ge Konzentration G2 und einen abfallenden Teil, der sich zwischen X6 und X7 erstreckt. Das Ge Profil der zweiten Ge reichen Schicht hat zwischen X1 und X2 eine durchschnittliche Ge Konzentration G1 und einen abfallenden Bereich, der sich zwischen X2 und X3 erstreckt.
  • Im ersten Ge reichen Bereich kann gemäß der vorliegenden Erfindung anstatt eines dreiecksförmigen Ge Profils auch ein trapezförmiges Profil vorgesehen sein.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden während des Abscheidens der Silizium-Germanium Schicht As und Ge nacheinander in verschiedene Bereiche der Silizium-Germanium Schicht eingebracht, so daß, wie in 1 der Zeichnungen zu sehen ist, der mit Arsen in-situ dotierte Bereich von den Ge reichen Bereichen räumlich getrennt ist. Dadurch wird jegliche Wechselwirkung zwischen Ge und As während des Abscheidens der Silizium-Germanium Schicht vermieden. An die Abscheidung schließt sich ein thermischer Aufheizschritt an, in dem As Atome des mit As in-situ dotierten Bereichs in die angrenzenden Ge reichen Bereiche diffundieren. Da As und Ge nacheinander in verschiedene Bereiche eingebracht werden, können die As und Ge Profile wie gewünscht gestaltet werden, z. B. mit dem aufsteigenden Teil und dem abfallenden Teil des dreiecksförmigen Ge Profils, und reproduzierbar hergestellt werden.
  • Der zweite Ge reiche Bereich ist dafür vorgesehen, eine Verkleinerung der Bandlücke an dem Emitter-Basis Grenze herbeizuführen, so daß die Potentialbarriere für Löcher, die in die Basis injiziert werden, verkleinert wird und ein größerer Ladungstransport vom Emitter zum Kollektor für eine gegebene Emitter-Basis Vorspannung stattfindet. Der vermehrte Ladungstransport vom Emitter zum Kollektor hat (verglichen mit einem bipolaren Siliziumtransistor) eine größere Kollektorstromdichte JC für eine feste Vorspannung zur Folge, und, da die Basisstromdichte nicht wesentlich von dem eingebrachten Ge beeinflußt wird, eine erhöhte Stromverstärkung β des Transistors.
  • Die Ge Konzentration des zweiten Ge reichen Bereichs sollte in der Emitter-Basis Raumladungszone (SCR) einen konstanten Wert G1 betragen, um den „inversen Early Effekt” möglichst klein zu halten. Dieser „inverse Early Effekt" führt zu einer Abnahme der Stromverstärkung bei zunehmendem Kollektorstrom und wird durch die Abnahme der Breite der Emitter-Basis Raumladungszone bei zunehmender Vorspannung verursacht. Dieser Effekt tritt verstärkt in heterobipolaren SiGe Transistoren mit einer Basis mit sich ändernder Dotierstoffkonzentration auf, da die Zunahme der Kollektorstromdichte JC exponentiell von der Ge Konzentration am Rand der Raumladungszone abhängt und im Fall eines sich ändernden Ge Profils am Rand der Raumladungszone durch eine Abnahme der Breite der Raumladungszone die Ge Konzentration in der Emitter Raumladungszone verändert wird. Im Fall eines Ge Profils mit einer konstanten Ge Konzentration G1 in der Emitter-Basis Raumladungszone führt eine Veränderung der Breite der Raumladungszone jedoch nicht zu einer veränderten Ge Konzentration am Rand der Raumladungszone, so daß die Kollektorstromdichte JC nicht wegen einer sich ändernden Ge Konzentration am Rand der Raumladungszone beeinträchtigt wird.
  • Die Dicke X3–X1 des zweiten Ge reichen Bereichs ist so optimiert, daß. zwischen einer optimalen Emitter-Basis Kapazität für hohe Grenzfrequenzen fT bei niedrigen Kollektorstromdichten JC und einer optimalen Transitzeit durch die Emitter-Basis Raumladungszone abgewogen wird. Für RF Anwendungen sind hohe Grenzfrequenzen fT bei niedrigen Kollektorstromdichten. JC wichtig. Das kann dadurch erreicht werden, daß die Ladezeit der Emitter-Basis Kapazität möglichst klein gehalten wird, wobei die Ladezeit wiederum hauptsächlich durch die Emitter-Basis Kapazität CBE bestimmt wird.
  • Der abfallende Teil zwischen X2 und X3 hat eine positive Auswirkung auf die Transitzeit τB der Minoritätsladungsträger durch die Basis, was einen Anstieg der maximalen Grenzfrequenz fT zur Folge hat. Darauf wird im folgenden Absatz ausführlicher Bezug genommen.
  • In den meisten Anwendungen mit RF- und Mikrowellenschaltkreisen wird die Leistungsfähigkeit des Systems durch den Frequenzgang des Transistors begrenzt. Eine Größe, die kennzeichnend für das Hochfrequenzverhalten des Transistors ist, ist die Grenzfrequenz fT. Das dreiecksförmige Profil des ersten Ge reichen Bereichs dient zur Verbesserung der Grenzfrequenz fT. Das sich ändernde Ge Profil zwischen X4 und X6, i. e. der Anstieg von einer niedrigen Ge Konzentration zu einer hohen Ge Konzentration in einer Richtung vom Emitter zum Kollektor, verursacht ein Driftfeld in der Basis, durch das die Minoritätsladungsträger vom Emitter zum Kollektor beschleunigt werden und so die Transitzeit τB durch die Basis für die Minoritätsladungsträger (i. e. Löcher im Fall eines pnp Transistors) im Vergleich zu einem konventionellen bipolaren Siliziumtransistor verringert wird. Dies hat einen Anstieg der maximalen Grenzfrequenz fT und einen verbesserten Frequenzgang des hergestellten Transistors zur Folge, da τB in bipolaren Transistoren typischerweise die begrenzende Größe für die Verzögerungszeit ist. Die maximale Konzentration G2 bei X6 bewirkt eine beträchtliche Verkleinerung der Bandlücke an der Basis-Kollektor Grenze, die sich ungefähr bei X5 und nahe bei X6 befindet. Der abfallende Teil des dreiecksförmigen Ge Profils, der auf die Schicht zwischen X6 und X7 begrenzt ist, bewirkt eine Valenzbandbarriere (VBB) am Basis-Kollektor Übergang, die einen großen Einfluß sowohl auf das Gleichstrom- als auch das Wechselstromverhalten des Transistors haben kann. Um den negativen Effekt der Valenzbandbarriere möglichst gering zu halten, erstreckt sich der abfallende Teil des Ge Profils bis tief in den Basis-Kollektor Übergang hinein.
  • Das dreiecksförmige Profil im ersten Ge reichen Bereich bewirkt auch einen Anstieg der Early Spannung VA. Ein Anstieg der Early Spannung VA ergibt einen verbesserten Ausgangsleitwert des Bauelements.
  • Die Dicke X4–X3 des As reichen Bereichs sollte so klein sein wie die Leistungsfähigkeit des Reaktors es gestattet. Auf diese Weise kann die Transitzeit τB durch die Basis für die Minoritätsladungsträger verringert werden, da die Beweglichkeit der Minoritätsladungsträger in den Bereichen mit einer hohen As Dotierstoffkonzentration klein ist. Die maximale As Konzentration nach dem thermischen Nachbehandeln ist so gewählt, daß die gewünschten Werte für die Stromverstärkung und die Early Spannung erhalten werden.
  • Die Dotierstoffgestaltung in 1 ist zur Herstellung von Halbleiterbauelementen für hochlineare Anwendungen geeignet.
  • Die in 2 der Zeichnungen gezeigte Dotierstoffgestaltung weist eine sehr dünne mit Arsen in-situ dotierte Schicht mit einer durchschnittlichen Dotierstoffkonzentration B1 und einer Dicke X1 auf. Zwischen X2 und X3 ist ein Ge reicher Bereich mit einem dreiecksförmigen Ge Profil vorgesehen, das ähnlich wie das in 1 gezeigte Profil gestaltet ist. Das Ge Profil hat eine maximale Ge Konzentration G bei X4. Analog zu dem Ge Profil des ersten Ge reichen Bereichs der 1 ist der aufsteigende Bereich des Ge Profils zwischen X2 und X4 dazu vorgesehen, ein Driftfeld für die Minoritätsladungsträger herbeizuführen, um so die Transitzeit τB durch die Basis verglichen mit einem herkömmlichen bipolaren Si Transistor zu verringern, und der abfallende Bereich des Ge-Profils zwischen X4 und X5 erstreckt sich bis tief in den Basis-Kollektor Übergang hinein, um den negativen Effekt der Valenzbandbarriere zu reduzieren. Durch das thermische Nachbehandeln, das sich an das Abscheiden der SiGe Schicht anschließt, diffundiert As unter das dreiecksförmige Ge Profil bis zu der Basis-Kollektor Grenze X3 des Transistors. Der maximale Ge Wert G bei X4 befindet sich nahe an der Basis-Kollektor Grenze X3.
  • Das in der 3 der Zeichnungen abgebildete, durch Sekundärionenmassenspektroskopie (SIMS) erhaltene Dotierstoffprofil von Si und Ge veranschaulicht, wie die theoretische Dotierstoffgestaltung der 2 in die Praxis umgesetzt werden kann. Das As Profil ist wie es sich durch den Abscheidungsprozeß ergibt und nach dem Nachbehandeln gezeigt, beispielsweise nach einem schnellen thermischen Prozeß (RTP). Zur Abscheidung wurde ein herkömmlicher APCVD (atmospheric Pressure chemical vapour deposition) Reaktor verwendet. Alternativ dazu kann zum Abscheidungsprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung auch ein RPCVD (reduced Pressure chemical vapour deposition) Reaktor verwendet werden. Wie man sehen kann, fällt bei einer Dicke der Epitaxieschicht von in etwa 40 nm die As Konzentration von einem maximalen Konzentrationswert von in etwa 8 × 1018 Atomen/cm3 auf einen Ausgangswert von in etwa 1 × 1016 Atomen/cm3 ab, wobei bei derselben Dicke der Epitaxieschicht die Ge Konzentration von einer Konzentration von 0% auf einen maximalen Konzentrationswert von in etwa 9% ansteigt. Nach dem thermischen Nachbehandeln erstreckt sich das As Profil nahe bis zu der maximalen Ge Konzentration in die Ge reiche Schicht hinein. Ein Vergleich der gemessenen SIMS Dotierstoffprofile in 3 mit der theoretischen Dotierstoffgestaltung der 2 zeigt, daß die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten SiGe Schichten Dotierstoffprofile aufweisen, die im wesentlichen den theoretischen Dotierstoffprofilen entsprechen.
  • Die in den 2 und 3 gezeigten Dotierstoffprofile sind dazu geeignet, Halbleiterbauelemente für sehr schnelle hochlineare Anwendungen herzustellen.
  • Die As und Ge Dotierstoffprofile in 4 sind dazu geeignet, Halbleiterbauelemente für höchst schnelle hochlineare Anwendungen herzustellen. Zwischen einem Ge reichen Bereich zwischen X3 und X4 und einem As reichen Bereich zwischen X1 und X2 sind weitere As reiche und Ge reiche Bereiche vorgesehen, die jeweils eine Dicke zwischen 1,5 nm und 4 nm haben. Die Abfolge der weiteren As reichen und Ge reichen Bereiche wird als Treppen-Dotierstoffprofil bezeichnet. Vor dem thermischen Nachbehandeln sind die As Profile des Treppen-Dotierstoffprofils kästchenförmig. Nach dem thermischen Nachbehandeln, vorzugsweise einem schnellen thermischen Nachbehandeln, um den thermischen Aufwand möglichst gering zu halten, diffundiert As der kästchenförmigen As Profile in die benachbarten Ge reichen Bereiche des Treppen-Dotierstoffprofils, so daß ein abfallender Bereich zwischen X2 und X3 entsteht. Die kästchenförmigen Ge reichen Bereiche des Treppen-Dotierstoffprofils erfahren während des thermischen Nachbehandelns nur geringfügige Veränderungen. Das dreiecksförmige Dotierstoffprofil des ersten Ge reichen Bereichs ist dazu vorgesehen, die Bandlücke an der Basis-Kollektor Grenze zu verkleinern, die ungefähr bei X5 liegt, und erstreckt sich tief bis in den Basis-Kollektor Übergang, um die negativen Auswirkungen der Valenzbandbarriere auf das Wechselstromverhalten möglichst gering zu halten, analog zu den dreiecksförmigen Profilen der 1 und 2. Die nach dem thermischen Nachbehandeln gewünschten Dotierstoffprofile können ohne hohen thermischen Energieaufwand erzielt werden, so daß eine sehr hohe Leistungsfähigkeit des bipolaren Transistors erreicht und gehalten wird.
  • Das in der 5 der Zeichnungen gezeigte Dotierstoffprofil unterscheidet sich von dem Dotierstoffprofil der 4 dadurch, daß ein anderer Ge reicher Bereich zwischen der Emitterschicht E und dem As reichen Bereich zwischen X1 und X2 vorgesehen ist, der ein kästchenfömiges Ge Profil mit einer Dicke zwischen 2 nm und 25 nm hat. Dieser zusätzliche Ge reiche Bereich sorgt für eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Herstellbarkeit der epitaktischen Schicht und der Kontrolle der Emitter-Basis Breite während der Abscheidung.
  • Die in der 6 der Zeichnungen gezeigte theoretische Dotierstoffgestaltung ist von der in der 1 gezeigten Dotierstoffgestaltung abgeleitet. Eine dünne Kohlenstoffschicht ist in den Bereich des aufsteigenden Teils des dreiecksförmigen Ge Profils eingebracht, der sich von X3 nach X4 erstreckt. Die Kohlenstoffschicht ist dafür vorgesehen, vor dem thermischen Nachbehandeln selektiv das As Diffusionsvermögen an der Basis-Kollektor Grenze zu erhöhen. Es ist bekannt, daß das Einbringen von Kohlenstoff in niedrigen Konzentrationen (< 0,2%) in eine SiGe Basisschicht eines Transistors das As Diffusionsvermögen ohne Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit des Bauteils erhöht. Wie man in 6 sehen kann, diffundiert durch das thermische Nachbehandeln As unter das dreiecksförmige Ge Profil. Die niedrige As Diffusion an der an den Emitter angrenzenden Seite ermöglicht ein steiles vorderstes Basisprofil zu bilden, welches die Emitter-Basis Kapazität CEB minimiert, ohne die Transitzeit durch die Emitter-Basis Raumladungszone zu beeinflussen.
  • 7 zeigt beispielhaft die Auswirkung einer mit Kohlenstoff angereicherten Schicht auf die As Diffusion in der Basisschicht eines Transistors. Die Kurven, die in dieser Abbildung dargestellt sind, sind durch SIMS (Sekundärionenmassenspektroskopie) erhalten. Die As und Ge Konzentrationsprofile sind als Funktion der Dicke der Epitaxieschicht gezeigt.
  • Die As Konzentrationsprofile sind vor dem anschließenden thermischen Aufheizschritt und nach dem anschließenden Aufheizschritt gezeigt. Während des thermischen Aufheizschrittes wird die Epitaxieschicht während 30 Sekunden einer Temperatur von 1000°C ausgesetzt. Wie man in der Abbildung sehen kann, hängt die As Diffusion in die Ge reiche Schicht während des Ausheilschrittes von der Kohlenstoffkonzentration in der Ge reichen Schicht ab. Die As Diffusion ist durch den Kohlenstoff erhöht, der in die Ge reiche Schicht eingebracht wurde. Wenn die kohlenstoffreiche Schicht nahe am Kollektor gelegen ist, wie in dem Dotierstoffprofil der 6 der Zeichnungen, wird das As nahe am Kollektor eingefroren, so daß die Dicke der Basis festgelegt ist.
  • Es ist auch bekannt, daß Kohlenstoff den Diffusionskoeffizient von Bor reduziert. Wenn die kohlenstoffreiche Schicht sich bis zu der Grenze zwischen dem Emitter und der Basis erstreckt, wird so die Bewegung des im Emitter vorhandenen Bors verhindert, so daß die Grenze zwischen dem Emitter und der Basis festgelegt ist.
  • In allen oben beschriebenen Dotierstoffgestaltungen ist die Ge Gesamtmenge auf einen Wert beschränkt, der die Stabilität der abgeschiedenen SiGe Schicht gewährleistet (1% bis 15%).
  • Bei der Abscheidung der epitaktischen Silizium-Germanium Schichten wird eine herkömmliche Abscheidungsanlage, bevorzugterweise ein RPCVD Reaktor, verwendet.
  • Die Abscheidung der epitaktischen Silizium-Germanium Schichten wird bevorzugterweise bei einer Abscheidungstemperatur von 600°C bis 700°C durchgeführt. Die Temperatur sollte so optimiert sein, daß zwischen einer optimalen Wachstumsrate und einer optimalen Qualität der SiGe Schichten abgewogen wird. Die Abscheidungszeit beträgt zwischen 20 bis 30 Minuten. Man erhält dreiecksförmige und trapezförmige Ge Profile, indem der Ge Fluß während des Abscheidungsprozesses in entsprechender Weise verändert wird.
  • Wie in der Dotierstoffgestaltung der 3 der Zeichnungen zu sehen ist, zeichnen sich epitaktische mit As in-situ dotierte SiGe Schichten, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, durch wenigstens einen As reichen Bereich und wenigstens einen Ge reichen Bereich aus, die voneinander räumlich getrennt sind, wobei nach dem Abscheiden der Silizium-Germanium Schicht und vor einem thermischen Aufheizschritt der Ge reiche Bereich eine maximale As Konzentration hat, die um mindestens einen Faktor hundert kleiner ist als die maximale As Konzentration im As reichen Bereich, und wobei der As reiche Bereich im wesentlichen frei von Germanium ist.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung einer epitaktischen Silizium-Germanium Basisschicht eines heterobipolaren pnp Transistors, bei dem eine mit Arsen in-situ dotierte Silizium-Germanium Basisschicht abgeschieden wird, wobei während des Abscheidens der Silizium-Germanium Basisschicht Arsen und Germanium nacheinander in verschiedene Bereiche der Silizium-Germanium Basisschicht eingebracht werden, wodurch mindestens ein arsenreicher Bereich und ein germaniumreicher Bereich gebildet wird, und wobei dem Abscheiden der Silizium-Germanium Basisschicht ein thermischer Aufheizschritt folgt, in dem Arsen des arsenreichen Bereichs in den germaniumreichen Bereich diffundiert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Abscheiden des arsenreichen Bereichs ein erster germaniumreicher Bereich abgeschieden wird
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der arsenreiche Bereich eine Dicke zwischen in etwa 20 nm und 40 nm, bevorzugterweise 30 nm, aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein zweiter germaniumreicher Bereich nach dem Abscheiden des ersten germaniumreichen Bereichs und des arsenreichen Bereichs abgeschieden wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der zweite germaniumreiche Bereich eine Dicke zwischen 2 nm und 30 nm aufweist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der erste germaniumreiche Bereich so abgeschieden wird, daß ein dreiecksförmiges Germaniumprofil entsteht.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der erste germaniumreiche Bereich so abgeschieden wird, daß ein trapezförmiges Germaniumprofil entsteht.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei nach dem Abscheiden des ersten germaniumreichen Bereichs und vor dem Abscheiden des arsenreichen Bereichs abwechselnd weitere arsenreiche und germaniumreiche Bereiche abgeschieden werden, wobei die arsenreichen Bereiche und die germaniumreichen Bereiche jeweils eine Dicke von in etwa 1,5 nm bis 4 nm aufweisen.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei Germanium und Kohlenstoff in einen gemeinsamen Bereich der Silizium-Germanium Basisschicht eingebracht werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei beim Herstellen der Silizium-Germanium Basisschicht ein RPCVD (reduced Pressure chemical vapour deposition) Reaktor verwendet wird.
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